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单齿高频扭转冲击切削的破岩及提速机理 预览 被引量:9
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作者 祝效华 刘伟吉 《石油学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期578-586,共9页
高频扭转冲击钻井作为一种新兴钻井技术,由于其在硬地层钻进中具有显著的提速效果以及能够较好抑制黏滑振动的发生而得到极大关注。但由于对其破岩机理以及提速机理认识不够清楚,使得高频扭转冲击钻井技术在推广应用时尚未发挥其最佳性... 高频扭转冲击钻井作为一种新兴钻井技术,由于其在硬地层钻进中具有显著的提速效果以及能够较好抑制黏滑振动的发生而得到极大关注。但由于对其破岩机理以及提速机理认识不够清楚,使得高频扭转冲击钻井技术在推广应用时尚未发挥其最佳性能。基于有限元法建立了单齿扭转冲击切削岩石的拟三维数值仿真模型,研究了扭转冲击作用下钻齿切削岩石过程中的裂纹扩展、岩屑形成、损伤演化以及破岩比功等问题。研究结果表明:扭转冲击切削作用下岩石相比常规切削更易发生脆性破碎(体积破碎)形成大块岩屑;扭转冲击切削作用下的破岩比功要明显小于常规切削,且岩石单元从损伤萌生到刚度完全退化的时间同样要小于常规切削作用;在软地层中扭转冲击切削几乎没有提速效果。研究结果可为扭转冲击器及钻头设计、钻井参数优选提供依据。 展开更多
关键词 扭转冲击 切削 提速机理 比功 有限元法
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SPH法切削破岩数值仿真 预览
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作者 欧阳义平 杨启 程旭东 《中国港湾建设》 2017年第10期13-17,共5页
借助LS-DYNA计算软件,用SPH法求解偏微分方程进行切削破岩数值仿真,并以不同切削参数的切削破岩实验为原型进行计算,得出切削力与实验结果进行对比。数值仿真结果与实际相符,刀齿附近岩样单元应力和塑性应变均最大,切削过后岩样上形成... 借助LS-DYNA计算软件,用SPH法求解偏微分方程进行切削破岩数值仿真,并以不同切削参数的切削破岩实验为原型进行计算,得出切削力与实验结果进行对比。数值仿真结果与实际相符,刀齿附近岩样单元应力和塑性应变均最大,切削过后岩样上形成切削槽,两侧存在破碎角,比以往数值仿真更接近实际情况,且破碎角大小与剪胀角有密切关系。大量仿真结果显示,计算所得切向力无论变化规律还是数值均与实验吻合较好,尤其是平均切向力,证实了SPH法仿真切削破岩的可行性,为切削破岩研究提供了一种新方法。 展开更多
关键词 切削 SPH法 LS-DYNA 数值仿真 切削 碎角
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地应力对TBM破岩的影响研究 预览 被引量:1
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作者 吉广利 郑志江 《葛洲坝集团科技》 2015年第1期27-29,共3页
TBM刀具滚压破岩是冲击挤压和切削破坏的复合运动,本文以挤压破岩或以切削破岩分别进行分析研究。忽略较小的地应力时,较小的弹性模量E,较大的柏松比斗对发生挤压破岩有利;地应力对挤压破岩不利,提高了岩石的抗挤压强度;地应力作... TBM刀具滚压破岩是冲击挤压和切削破坏的复合运动,本文以挤压破岩或以切削破岩分别进行分析研究。忽略较小的地应力时,较小的弹性模量E,较大的柏松比斗对发生挤压破岩有利;地应力对挤压破岩不利,提高了岩石的抗挤压强度;地应力作用下,掌子面岩石产生较大的变形能,对切削破岩有利。 展开更多
关键词 挤压 切削 地应力 应变能
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冲击切削破岩的混沌动力学特性 预览 被引量:1
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作者 陈才贤 赵伏军 杨军伟 《采矿技术》 2011年第3期 44-45,69,共3页
运用MATLAB软件对切削力时间序列反演计算,研究分析了破岩过程的混沌动力学系统和行为。其结果表明,在切削破岩中,关联维数可以识别不同冲击能下切削破碎岩相对应的破碎强度奇怪吸引子,为冲击能的有效发挥提供了新的判别依据。
关键词 混沌理论 切削 关联维数 冲击能 奇怪吸引子
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高温高压条件下花岗岩切削破碎试验研究 预览 被引量:8
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作者 赵金昌 万志军 +4 位作者 李义 赵阳升 董付科 冯子军 李根威 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期 1432-1438,共7页
为了达到最接近实际工程的试验效果,采用中国矿业大学的“20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机”,设计了精确的加压和旋转系统,操作控制比较方便,测量数据准确。利用大尺寸(Ф200mm×400mm)花岗岩试样和工程钻头(Ф30mm的PD... 为了达到最接近实际工程的试验效果,采用中国矿业大学的“20MN伺服控制高温高压岩体三轴试验机”,设计了精确的加压和旋转系统,操作控制比较方便,测量数据准确。利用大尺寸(Ф200mm×400mm)花岗岩试样和工程钻头(Ф30mm的PDC钻头),使试验条件更加接近实际工程情况,开创了该类大试样试验的先河。通过正交试验研究花岗岩在高温高压状态下的切削破碎规律,得出以下结论:(1)高围压状态(100MPa)下,随着温度升高,花岗岩的可切削性逐渐增强,在超过一定的钻压时,切削速度随着温度的升高而明显增大,在755N钻压下,300℃的切削速度比室温时增大30%~50%;(2)高围压状态(100MPa)下,随着温度升高,单位破岩能耗明显降低,在钻压为755N时,300℃时的单位破岩能耗比室温时降低20%-30%;(3)在高温高压环境下,切削速度随着钻压或转速的增大而增大;单位破岩能耗随着转速的增大而增大,随着钻压的增大而减小,与室温无围压状态下的切削破碎规律基本一致;(4)由于花岗岩在此温压范围内属于渐进破坏,抗压强度下降缓慢,如果钻压太低则切削速度和单位破岩能耗受温度影响很小,为了在高温下取得对花岗岩的良好切削效果,钻压需要超过一定的值。 展开更多
关键词 石力学 高温高压 切削 单位能耗 钻压
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SPH法数值仿真三维切削破岩和切削力估算 被引量:4
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作者 欧阳义平 杨启 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期84-90,共7页
以Mohr-Coulomb模型描述岩石,在LS-DYNA中用SPH(Smootheed Particle Hydrodynamics)法模拟三维刀齿切削破岩,探讨切削参数和岩石性质对切削力的影响.基于切削力随各切削参数和岩石性质的变化规律,建立切削力估算公式.用所得公式计算... 以Mohr-Coulomb模型描述岩石,在LS-DYNA中用SPH(Smootheed Particle Hydrodynamics)法模拟三维刀齿切削破岩,探讨切削参数和岩石性质对切削力的影响.基于切削力随各切削参数和岩石性质的变化规律,建立切削力估算公式.用所得公式计算切削力,并与实验值进行比较.仿真结果表明:切削厚度、切削前角、切削宽度、岩石的内聚力和内摩擦角对切削力影响显著,切削速度在较低范围内变化时对切削力影响非常小.三维切削仿真能够较好地反映刀齿两侧岩石颗粒对切削的影响,比二维理论模型更接近实际.所得切削力估算公式能准确计算仿真中的平均切向力,且其计算值能与实验吻合较好.验证了基于SPH法的数值仿真用于研究刀齿切削破岩的可靠性. 展开更多
关键词 SPH法 刀齿切削 数值仿真 切削 切削参数
基于犁切破岩的锥形金刚石切削齿钻头及其应用 预览 被引量:1
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作者 陈昱汐 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2016年第4期105-107,共3页
PDC钻头有着较高的钻进效率,但在非均质硬地层中应用时却存在寿命短、机械钻速低的问题。研究具有较高抗冲击强度和耐磨性的新型钻头来解决硬地层破岩效率,是当前国内外钻头厂商的一个研究热点。为此,在分析锥形切削齿破岩原理及其优势... PDC钻头有着较高的钻进效率,但在非均质硬地层中应用时却存在寿命短、机械钻速低的问题。研究具有较高抗冲击强度和耐磨性的新型钻头来解决硬地层破岩效率,是当前国内外钻头厂商的一个研究热点。为此,在分析锥形切削齿破岩原理及其优势基础上,详细介绍了近年研发的一种具有犁削破岩和剪切破岩双重切削作用的最新圆锥形金刚石元件CDE切削齿钻头。实钻试验表明,这种复合式锥形齿PDC钻头能够在极具挑战性的地层条件下延长钻进深度,提高机械钻速,极大地提高交互夹层、含燧石硬质研磨性地层、火山岩地层、地热井甚至有些认为采用PDC钻头无法钻进的地层中的钻进效率。 展开更多
关键词 锥形切削齿 犁削-切削双重 性能优势 锥形切削齿钻头 研磨性硬地层 应用
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